一种利用超声波设备脱除含硫化氢气体的方法与流程

本发明属于气体净化技术领域，涉及一种利用超声波设备脱除硫化氢气体的方法，适用于炼厂气、合成气、水煤气、克劳斯制硫磺尾气等含硫化氢气体的脱除。

背景技术：

在石油化工、天然气、油田开发、焦炉煤气和半水煤气等工业气体中，硫化氢是一种非常有害的杂质。它的存在不仅会造成设备和管路腐蚀，而且会给环境带来相当严重的危害，属于必须消除或控制的污染物。不同含量的硫化氢可采用不同的工艺过程，当酸气中硫浓度较高时，应用比较普遍的是醇胺吸收-claus法脱硫制硫工艺。而当硫化氢浓度较低或硫化氢浓度较高但气体流量不大的场合，广泛采用的是湿法氧化还原法脱硫制硫工艺。

通常，湿式氧化法脱硫常用的吸收设备为填料塔、筛板塔等传统塔设备，在传统塔设备中通过脱硫液与含硫酸性气在吸收塔内部逆流接触，达到净化的目的。因受常规重力场的限制，气液两相的相对运动速度很慢，气液两相的相界面更新速度也较慢，因而传质强度不大，吸收效率较低，操作弹性低，设备体积庞大、填料易堵塞、开停车难等缺点。而湿式氧化法脱硫的再生设备中，脱硫液氧化再生生产硫磺，脱硫液中悬浮硫偏高，硫颗粒偏小等缺点，产生大量的硫泡沫，严重影响了脱硫效率，甚至因硫磺堵塔影响企业正常生产。

采用超声波设备脱硫装置替代传统低传质效率的脱硫塔，提高了气液传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫液再生以及硫磺沉降时间，并有效的消除了反应产生的泡沫。具有设备体积小、质量轻、占用空间少、开停车方便、维护与检修方便等优点。且技术工艺简单、持液量少、能耗低、副反应少。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对湿式氧化还原法脱硫技术的缺陷，提供一种利用超声波设备脱除硫化氢气体的方法，它在传统络合铁湿式氧化脱硫工艺的基础上，采用超声波设备脱硫装置替代传统低传质效率的脱硫塔，在硫化氢氧化和脱硫液再生中均采用超声波发生器，极大的强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫液再生时间，有效的消除了反应产生的泡沫。同时在硫磺沉降阶段采用了超声波发生器同硫磺改性剂共同作用，使硫磺沉降时间也大大缩短。

本发明的技术方案是这样实现的：将超声波雾化后的脱硫剂和含硫化氢气体喷入超重力旋转机中，脱硫液滴吸收气体中的硫化氢，然后富液在配置有超声波发生器的再生槽中与空气接触再生。

一般地，所述的脱硫剂为络合铁、碱溶液、稳定剂、杀菌剂、硫磺改性剂、缓蚀剂组成的混合溶液，混合溶液中：总铁浓度为0.1～30g/l，碱浓度2～20g/l，稳定剂/总铁=0.8～1.5摩尔比，杀菌剂10～50ppm，硫磺改性剂50～100ppm，缓蚀剂0.05～5g/l。

本发明方法可处理h2s体积含硫0.5～10%的酸性气体，根据不同的含硫原料气，脱硫剂的组成与配比不同，同时吸收工艺参数可调节。

本发明工艺主要包括以下工序：

（一）利用超声波雾化器将脱硫剂雾化成10-50μm的液滴，将所得的脱硫液滴与含硫化氢的气体均匀混合，并在不超过1s的时间内，喷入超重力旋转机中。

（二）在超重力旋转机中，脱硫液滴吸收气体中的硫化氢，脱除硫化氢的气体经气液分离器进入后续工段。同时含有硫化氢的液体在超重力旋转机的旋流场中被分离出来，经排液口进入富液罐，由富液泵打入侧壁配置有多个超声波发生器的再生槽中，与空气混合接触再生。

（三）经过氧化再生的贫液进入循环槽与添加的新鲜溶液混合一起被溶液泵打入超声波雾化器雾化成液滴循环吸收。

（四）在再生槽中形成的硫磺在超声波发生器和硫颗粒改性剂共同作用下聚合沉降于再生槽底部，浓缩的硫磺溶液送入离心机分离储硫磺，清液送入循环泵。

进一步地，再生槽的超声波发生器的配置通过在再生槽中部配置反应超声波发生器探头及再生槽上中部配置消泡超声波发生器探头实现。在再生槽中部，配置2个或者4个反应超声波发生器探头，释放超声波用于促进脱硫液再生和硫磺沉降，探头从再生槽壁面外部插入，浸没在脱硫液中；在再生槽上中部，配置2个或者4个消泡超声波发生器探头，探头从再生槽壁面外部插入，浸没在再生过程的泡沫层中，实现消泡。

本发明的络合铁脱硫液的吸收和再生温度为～40℃，吸收和再生过程中溶液的ph值控制在6～10。经超声波雾化与超重力旋转机处理后的净化气中h2s含量小于20ppm或根据要求达到尾气排放标准，适用于炼厂气、合成气、水煤气、克劳斯制硫磺尾气等含硫化氢气体的脱除。

本发明采用超声波设备脱硫装置替代传统低传质效率的脱硫塔，提高了气液传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫液再生以及硫磺沉降时间，并有效的消除了反应产生的泡沫。具有设备体积小、质量轻、占用空间少、开停车方便、维护与检修方便等优点。且技术工艺简单、持液量少、能耗低、副反应少。

附图说明

图1为本发明实施例方法的工艺流程图。

图中，1-超声波雾化器，2-超重力旋转机，3-气液分离器，4-富液罐，5-富液泵，6-再生槽，7-超声波发生器，8-循环槽，9-溶液泵，10-离心机。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，其目的是为了更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

以下实施例如图1所示，由超声波雾化器、超重力旋转机、气液分离器、富液泵、再生槽、超声波发生器、循环槽、溶液泵及离心机组成。络合铁脱硫剂进入超声波雾化器1后被雾化成10-50μm的液滴，将所得的脱硫液滴与含硫化氢的气体均匀混合，并在不超过1s的时间内，喷入超重力旋转机2中。在超重力旋转机2中，脱硫液滴中的碱与气体中的硫化氢发生反应生成硫氢根离子，脱除硫化氢的气体经气液分离器3进入后续工段。同时含有硫化氢的液体在超重力旋转机2的旋流场中被分离出来，经排液口进入富液罐4，由富液泵5打入侧壁配置有多个超声波发生器7的再生槽6中，与空气混合接触再生后，将硫氢根离子氧化为单质硫，而溶液中三价铁被还原为二价铁。在再生槽6中形成的硫磺在超声波发生器7和硫颗粒改性剂共同作用下聚合沉降于再生槽6底部，浓缩的硫磺溶液送入离心机10分离储硫磺，清液送入循环槽8。经过氧化再生的贫液进入循环槽8与添加的新鲜溶液混合一起被溶液泵9打入超声波雾化器1雾化成液滴循环吸收。

实施例的脱硫剂为络合铁、碱溶液、稳定剂、杀菌剂、硫磺改性剂、缓蚀剂组成的混合溶液，混合溶液中：总铁浓度为0.1～30g/l，碱浓度2～20g/l，稳定剂/总铁=0.8～1.5摩尔比，杀菌剂10～50ppm，硫磺改性剂50～100ppm，缓蚀剂0.05～5g/l。根据不同的含硫原料气，脱硫剂的组成与配比不同，同时吸收工艺参数可调节。

实施例1

用水煤气配制硫化氢浓度为2.3g/nm³的试验气体。

试验气体流速：1.0nm³/h

气体压力：1.0mpa

液体流量：3l/h

吸收再生温度：30～40℃

络合铁溶液铁浓度：3g/l

溶液的ph值：8.1。

上述试验条件下，连续通气24小时，吸收过程中净化气的硫化氢平均含量为10mg/nm³。

实施例2

用催化干气配制硫化氢浓度为10.2g/nm³的试验气体。

试验气体流速：1nm³/h

气体压力：1.0mpa

液体流量：5l/h

吸收再生温度：30～40℃

络合铁溶液铁浓度：15g/l

溶液的ph值：9.0。

上述试验条件下，连续通气24小时，吸收过程中净化气的硫化氢平均含量为6mg/nm³。

实施例3

用原油伴生气配制硫化氢浓度为0.5g/nm³的试验气体。

试验气体流速：1.0nm³/h

气体压力：3.5mpa

液体流量：2l/h

吸收再生温度：30～40℃

络合铁溶液铁浓度：0.6g/l

溶液的ph值：8.5。

上述试验条件下，连续通气24小时，吸收过程中净化气的硫化氢平均含量为7mg/nm³。